BREWSTER.
I. Brewster ifjúsága és tanulmányai. – Első vizsgálatai. – Irodalmi vállalata és optikai munkája.
II. A polározódás szögének törvénye. – Visszaverődés a fémek s a kettőstörő közegek felületéről.
III. Színgyűrűk kristálylemezekben. – Esetleges kettőstörés. – A kristályok optikai rendszere.
IV. A fény abszorpcziója. – A fluoreszkálás. – A kaleidoszkóp és stereoszkóp. – Világító tornyok.
V. Brewster irodalmi tevékenysége. – Kitüntetései, jelleme, halála.
I.
Brewster ifjúsága és tanulmányai. – Első vizsgálatai. – Irodalmi vállalata és optikai munkája.SIR DAVID BREWSTER 1781 decz. 11-én Fedburgh-ban, Skótországban született. Atyja, JAMES BREWSTER, a fedburghi iskolának (grammar school) igazgatója volt; kívánságára, DÁVID a papi pályára készült. Azonban a mathematikai s a természettudományok iránti hajlamainak engedve, tanulmányainak egészen más irányt adott, bár ama szándékáról, hogy az egyházi rendbe lépjen, egyáltalában nem mondott le.
Tizenkét éves korában az edinburgi egyetemre ment, hol akkoriban a híres ROBISON a természettudományokat, PLAYFAIR pedig a mathematikai tudományokat tanította. E híres mesterek vezetése alatt igen gyors előmenetelt tett, s már 18 éves korában megkezdé optikai önálló vizsgálatait, melyekre a YOUNG interferenczia-elmélete adott alkalmat. Bár a YOUNG eszméi Angolországban nem találtak kedvező fogadtatásra, kellő hatás nélkül még sem maradtak. A figyelem az új tanra fordúlt s előle még a NEWTON elveinek legbensőbb tisztelői sem zárkózhattak el. A NEWTON iránt legbensőbb tisztelettel viselkedő ifjú BREWSTER is először a diffrakczióval, az optikának ama tüneményeivel foglalkozott, a melyekre a YOUNG elvei közvetetlen vonatkozással voltak. Gondos kísérleteiből kétségtelenül kiderült, hogy a fénysugarak inflexiója független az azt létesítő testek
anyagi minőségétől s csakis a testek fölületének változásával módosúl. Ha igaz, hogy az ifjúkori első dolgozatok az illető búvárnak szellemi irányzatára maradandó befolyással vannak, akkor BREWSTER-t a NEWTON elvei iránti bizalmában már az első eredményei ingatták meg.
BREWSTER 1799-tő1 1804-ig HORNSBY OF PIRN kapitány családjánál nevelősködött s csak ezután avattatott a skót-egyház papjává. Első prédikáczióját 1804 márcz. havában tartotta az edinburgi Westkirkben, de papi hivatalt nem vállalt, hanem DIRON ezredes családjánál ismét mint nevelő működött s ez állomásában 1807-ig maradt.
BREWSTER 1808-ban a The Edinburgh Encyclopaedia kiadására vállalkozott. Ez a mű, az angol tudományosság legszebb emlékeinek egyike, csak hosszú és fáradságos munka után fejeztetett be 1830-ban, s BREWSTER tollából számos eredeti czikket foglal magában. BREWSTER-nek szerény körülmények között végrehajtott vizsgálatai ekkor már nagy mértékben magukra vonták az edinburgi tudományos körök figyelmét s miután az aberdeeni egyetemen a doktori diplomát elnyerte, 1808-ban az edinburgi Royal Society tagjává választatott. Ugyanekkor az edinburgi egyetemen a PLAYFAIR lemondásával megürült tanszékre mint jelöltet BREWSTER-t emlegették. Ő maga azonban sokkal szerényebb volt, semhogy e tanszékre aspirált volna, különben is ily állásra még nagyon fiatalnak tartotta magát.
BREWSTER gyakran betegeskedvén, a papi pályáról véglegesen lemondott s ezentúl minden buzgalmát a kísérleti vizsgálatoknak szentelte. Tizenegy évi munkálkodásának eredményeit 1813-ban Treatise on New Philosophical Instruments czím alatt tette közzé. Ez a mű, melyet BREWSTER PLAYFAIR-nek ajánlott, szerzője tudományos hírnevét tágasabb körben alapította meg, mert a mellett, hogy az optikai műszerek (messzelátók, mikroszkópok, goniométerek, mikrométerek, stb.) leírását tartalmazza, egyúttal számot ad az ezekkel a műszerekkel végrehajtott új kísér-
letekről, melyek mindannyian az optika legfontosabb problémáira vonatkoztak. BREWSTER megállapította a Nap színképében levő színek arányát, midőn a színkép különféle törő anyagokkal idéztetik elő; továbbá meghatározta a különféle testek színszóró és törőképessegét s összeállította a törőképességek lajstromát, a legtökéletesebbet, mely addig megjelent. BREWSTER ugyancsak 1813-ban küldötte első értekezését (Some properties of light) a londoni Royal Societynek.
1814-ben tette első utazását a kontinensen. Bejárta Francziaországot és Svájczot, de hosszabb ideig csak Párisban és Genfben tartózkodott, mely városokban a fizikusokkal személyes ismeretségbe s közülök többekkel baráti viszonyba lépett; naplójában mindegyiket leírta s röviden jellemezte.
BREWSTER legkiválóbb érdemeit a polározott fényre vonatkozó vizsgálataival szerezte s ezekkel a MALUS híres találmányaival megindított mozgalomban tevékeny részt vett s díszes helyet vívott ki magának azon elsőrangú fizikusok sorában, kik az optikai tünemények elméleti s kísérleti tanulmányozásával neveiket megörökítették. Kutatásainak eredményeit a Philosophical Transactions-ben s egyéb tudományos folyóiratokban 1813 óta évek hosszú során át tette közzé. Az optika terén tett minden új találmány magára vonta e fáradhatatlan búvár figyelmét s alig van az optikának ága, mely kutató szellemének egyetmást nem köszönhetne.
II.
A polározódás szögének törvénye. – Visszaverődés a fémek s a kettőstörő közegek fölületéről.MALUS azt találta, hogy a visszaverő fölületek, a fémek kivételével, a fényt polározzák és hogy az a beesés-szög, melynél a beeső fény teljesen polároztatik, vagyis a polározódás szöge, a visszaverő anyag minőségével változik, de eme változás törvényét, bár tüzetesen tanulmányozta a dolgot, föl nem találta.
E feladat megfejtése BREWSTER-nek volt fentartva, s ez a megfejtés kísérletező elmésségének legszebb emléke.
Hogy a polározódás szöge és az illető anyag törés-mutatója között bizonyos törvényszerű összefüggésnek kell fönnállania, ez már a MALUS vizsgálataiból, melyek a visszavert és a megtörött sugár közötti benső összefüggést szembetünővé tették, nyilván kiderült. BREWSTER a törvényt 1815-ben megtalálta: a polározódás szögének tangense nem egyéb, mint az illető közeg törés-mutatója, ez az az ép oly egyszerű mint szigorú törvény, mely ugyanannak az egy anyagnak optikai két tulajdonsága közötti összefüggést fejezi ki.* Ha ezt a törvényt a törés-törvénynyel kombináljuk, még így is fejezhetjük ki: teljes polározódás esetében a visszavert sugár a megtöröttre függélyesen [merőlegesen] áll. Eme geométriai szemlélhetőséggel a törvény egyszerűsége még inkább szembetűnik.
BREWSTER törvénye nem volt valamely szerencsés véletlen szüleménye, hanem szigorú következtességgel végrehajtott kísérletek eredménye. BREWSTER 18 különféle anyagot vizsgált meg, s bár első kísérleteinél az elkövetett hibák 25–32 másodperczre rúgtak, tekintettel a kísérletek nagy számára, a törvény helyességét nem lehetett kétségbe vonni.
A BREWSTER megvizsgálta 18 anyag között előfordúl a levegő is, melyre nézve a polározódás szögét 45 fokúnak találta. Itt közvetetlen kísérlet nem volt végrehajtható, minélfogva BREWSTER indirekt módszerhez folyamodott, a légkör visszaverte napsugarakat vizsgálta meg. A megvizsgált anyagok között voltak még átlátszatlanok és kettőstörők is; ezekre nézve pedig a törés-mutatónak értelme, legalább a törvény megkívánta értelme nincs. Ennélfogva, bár a törvény helyességét kétségbe vonni nem lehetett, kísérleti szigorú bebizonyítását csak SEEBECK 1830-ban végrehajtott kísérleteinek köszönhetjük.
* On the Laws which regulate the Polarisation of Light by Reflection from transparent Bodies, Phil. Trans. 1815. p. 125.
MALUS eleintén azt hitte, hogy a fémes visszaverődésnél polározódás egyáltalában nem jő létre. Azonban BREWSTER már 1813-ban, tehát öt évvel MALUS találmánya után megmutatta, hogy ilyenkor is van polározódás, melyet egy kettőstörő prizmából s egy kristályos lemezből álló polariskóppal könnyen fölismerhetni. BREWSTER kísérleteiből továbbá kiderült, hogy nincs olyan beesés-szög, mely alatt a fémek visszaverte természetes fény teljesen polároztatnék, s hogy a visszavert fény olyan természetű, mint a beesés síkjában részben polározott fény; végre, hogy van egy bizonyos beesés-szög, melynél a visszaverés polározta fénynek mennyisége bizonyos maximumot ér el.
BIOT megerősítette BREWSTER észleleti eredményeit s ezeket avval az észlelettel toldotta meg, hogy ha a polározódás egy egyedüli fémes visszaverődés után teljessé nem válik is, ugyanazon szög alatt ismételt visszaverődések azt teljessé tehetik. BIOT, kinek kísérletező ügyességétől a fémes visszaverődés ügyében is sokat lehetett volna elvárni, elméleti nézeteivel helytelen irányba tereltetvén, e tárgyban egyéb kiváló eredményt nem talált.
A fémes visszaverődésröl való ismeretek BREWSTER első vizsgálatai s FRESNEL összehasonlító észleletei után elég hosszú időn át nem gyarapodtak s csak 1830-ban tett BREWSTER (a Phil. Transactions-ben) egy új dolgozatot közzé. Újabb észleletei a fémfölületeknek a rájuk eső polározott fényre gyakorolt hatásaira vonatkoztak s a saját és FRESNEL ide vonatkozó első észleletei fonalán a lehető esetek mindegyikét tüzetesen megvizsgálta. Eredményei újabb bizonyítékai fizikai kitűnő érzékének, mert azokat a nélkül, hogy valamely elmélet fonalán haladt volna, vezette le; JAMIN, LENORMANT és NEUMANN vizsgálatai BREWSTER észleleteit elméleti szempontból is teljesen igazolták.
FRESNEL visszaverődés- és törés-elmélete csakis az izotrop közegeket vette figyelembe; a kettőstörő közegek okozta visszaverődés tanulmányozása meg hátra maradt.
A kísérlet ezen a téren is megelőzte az elméletet, mert BREWSTER már 1819-ben közzétette idevonatkozó kísérleti eredményeit. BREWSTER a fényt egytengelyes s a sugarakat erősen törő repulzív kristályon verette vissza s azt találta, hogy a teljes polározódás szöge függ a beesés síkja és a főmetszet képezte szögtől; a polározódás szöge legkisebb vagy legnagyobb a szerint, a mint a beesési sík a főmetszettel párhuzamos vagy erre merőleges.
III.
Színgyűrűk kristálylemezekben. – Esetleges kettőstörés. – A kristályok optikai rendszere.Míg BREWSTER a fény polározódására vonatkozó ismereteket számos vizsgálat által tetemesen bővítette, addig számos új találmányával az új vizsgálatoknak egész sorát nyitotta meg. Már 1813-ban észrevette ama gyönyörű színtüneményeket, melyek tengelyükre függélyesen metszett kristálylemezekben mutatkoznak, ha e lemezeken összehajló vagy széthajló polározott sugarak hatolnak át; észleleteit berill-, smaragd- és rubinlemezeken tette s a Treatise on New Philosophical Instruments czímű művében ismertette. Ha tehát az évszámot tekintjük, BREWSTER-t kell a chromatikus polározódás e különös fajának feltalálójáúl elismernünk. Mindazonáltal ez a találmány élénk vita tárgya volt, mert 1813 és 1816 között több fizikus, egymástól függetlenül, a BREWSTER-éihez hasonló észleleteket tett. WOLLASTON, mint már említettük, a színgyűrűket mészpátban 1814-ben látta; 1815-ben pedig BIOT és SEEBECK egymástól függetlenül találták föl a színgyűrűket. Minthogy ez időtájban a különböző országok tudósai között az érintkezés nagyon meg volt nehezítve, nehéz volna megállapítani, hogy ez észleletek mennyiben lehettek egymástól függetlenek. Ha azonban az egytengelyes lemezek színgyűrűire többen tarthatnának is igényt, a kéttengelyes lemezek komplikáltabb gyűrűinek feltalálása (1814-ben) egyedül BREWSTER-t illeti meg. Eme kompli-
káltabb gyűrűk elméletét AIRY és MÜLLER vizsgálatai tetőzték be.
Az esetleges kettőstörés BREWSTER-nek egy másik szép találmánya. BREWSTER észrevette, hogy némely egyszerűen törő anyag, ha nyomásnak vagy szorításnak tétetik ki, kettőstörővé válik. Első észleleteit l815-ben közölte a Royal Societyvel s a következő években az e tárgyra vonatkozó tanulmányait a Philos. Transactions-ben tette közzé.
Eljárása eleintén nagyon egyszerű volt. Hogy a kocsonyás tömegeknek, nevezetesen a halenyvnek s asztalosenyvnek optikai tulajdonságait megvizsgálja, azokból szabályos darabokat metszett ki. E darabok a kettőstörésnek nyomát sem mutatták, de a mint azokat ujjai között összeszorította, erősen kettős-törőkké váltak. Ugyanis midőn egy ily darabot a polározó s az elemző közé tett s ujjaival összenyomott, élénk színeket látott; a nyomás fokozatos növesztésével a színek a színképi sorrendben következtek egymásra.
Most, midőn BREWSTER kísérleteit e czélra szánt külön eszközökkel ismételjük, ama kísérletek durva egyszerűségét elég sajátszerűnek találhatnók. De épen ez a durva egyszerűség volt hivatva, hogy a tünemény feltalálását lehetővé tegye, mert ha BREWSTER mindig csak kemény anyagokkal lelt volna kísérleteket, az ujjai gyakorolta nyomás a tünemény előidézésére aligha lett volna elegendő.
BREWSTER-t első észleletei arra a közelfekvő gondolatra vezették, hogy az izotrop közegek szorítás által az egytengelyes kristályokhoz hasonló szerkezetűekké válnak, azaz a szorítás irányában bizonyos optikai tengely keletkezik. Ez oknál fogva BREWSTER meg akart győződni a tünemény általánosságáról s a kísérletet üvegdarabbal ismételte. De mivel eljárása nem volt eléggé szabatos (a szorításra egyszerű csíptetőt használt), a színek oly rendetlenül keletkeztek, hogy az egész tüneményből semmi törvényszerűséget nem lehetett fölismerni.
Ennél sokkal találóbb volt BREWSTER-nek egy másik kísér-
lete, melyet szintén üveggel hajtott végre, csakhogy ez alkalommal hosszúkás üveglemezt használt s azt nem szorította, hanem alkalmas készülékkel hajlította. A hajlításnál a lemeznek benyomott rétegei összeszorúltak, ellenben a kidomborított rétegek kitágultak: a lemez közepe táján egy réteg a természetes állapotban maradt. BREWSTER a polározott fényt a lemezen oldalvást vezette át s elemzővel fogta föl; ekkor különféle színű s görbe formájú csíkok keletkeztek, a középen pedig sötét csík maradt; ez a csík megfelelt a középső üvegrétegnek. Ismeretes tulajdonságú egytengelyes kristályok közbetételével BREWSTER kimutatta, hogy az izotrop közegek szorítás által a repulzív, nyújtás által pedig az attraktív kristályok optikai tulajdonságait veszik föl, a mi a hullámelmélet nyelvén azt fejezi ki, hogy a szorítás a közegek optikai rugalmasságát növeli, a nyújtás pedig apasztja.
BREWSTER nem elégedett meg evvel az eredménynyel, mely a fizikai törvény nevére egészen jogos igényt tarthat, hanem még azon volt, hogy a színtüneményeket a szorító vagy nyújtó erőkkel elméleti szempontból még közelebbi összefüggésbe hozza.
Miután a lemeznek hosszúságát és görbületét megmérte, megközelítőleg meghatározhatta az ugyanazon színű vonalaknak megfelelő szorítást vagy nyújtást, s ezeket a csíkok színeivel egybevetvén, azt találta, hogy a színek, a NEWTON színgyűrűi sorában, a nyújtással vagy szorítással arányos bizonyos lemezvastagságoknak felelnek meg, a mi ismét a hullámelmélet nyelvén azt mondja, hogy az üveg megtörte sugarak útkülönbsége arányos a nyújtással vagy szorítással.
BREWSTER-nek ez az utóbbi törvénye, tekintve a levezetés hiányait, szigorúan megállapítottnak nem tekinthető. Mindazonáltal BREWSTER-nek az a merész eszméje támadt, hogy ezt a törvényt dinamikai hatások mérésére alkalmazza, de eme tervével később egészen fölhagyott.
BREWSTER az imént előterjesztett vizsgálatait, melyek FRESNEL-nek s később VERTHEIM-nak értékes vizsgálatokra
adtak alkalmat, kiterjeszté a kettőstörő testekre is. Már 1816-ban megmutatta, hogy a kvarczlemez összeszorításával olyan hatás jő létre, mintha a kvarczlemez vastagsága növeltetett volna, tehát miként az izotrop közegeknél, úgy itt is az optikai rugalmasság a szorítás irányában fokozódik. PFAFF a BREWSTER kísérletét kiterjeszté más kristályokra is; eredményei között legföltűnőbb az, hogy szorítás által a kvarczot kéttengelyes kristálylyá lehet átalakítani.
A tüneményeknek ugyanebbe a csoportjába tartozik a gyorsan hűtött üveg kettőstörése, melyet BREWSTER l814-ben az üvegcseppeken észlelt először s még ugyanazon évben a Royal Societyvel közölt. A tünemény okát a gyorsan kihűlő külső rétegeknek az üveg belső rétegeinek molekuláira gyakorolt nyomásának tulajdonította.
BREWSTER e fölfedezést önállóan tette ugyan, de SEEBECK megelőzte őt. SEEBECK vörösizzásig hevített üvegdarabokat a levegőn gyorsan idestova mozgatván, azokat gyorsan lehűtötte. Midőn az ily módon merevített üvegdarabokat a polározott fénybe tette, az elemzőn át élénken színezett rajzokat látott. Ugyane kísérletet megömlesztett bórakszszal, hevített kősóval s gyorsan beszárított gumi arabikummal ismételte. SEEBECK e fölfedezést 1812-ben tette ugyan, de a tünemény okát később ismerte föl mint BREWSTER, mert eleintén azt hitte, hogy a színes képek, melyeket entoptikai figuráknak nevezett, a fény által a testek belsejében előidézett módosításoknak tulajdonítandók.
BREWSTER megmutatta, hogy a vörösizzásig hevített s ezután lassan hűtött üvegnek kettőstörése nincs. Még nevezetesebb az az észlelete, mely szerint az üveg melegítés vagy hűtés közben időszakonként kettőstörővé válik, még pedig mindig akkor, midőn a mérséklet állandóvá lesz.
Míg BREWSTER ily módon a kettőstörés tüneményeit egyrészről átalánosította, addig másrészről azokat a testek külső jelenségeivel összefüggésbe hozván, a testeket optikai tulajdon-
ságaik szerint rendszerezte. HAÜY mutatta meg először, hogy csakis a szabályos rendszerben kristályosodó és a nem-kristályos testeknek van egyszerű törésük. BREWSTER még tovább ment, mert a kettőstörő kristályokat két csoportra, az egy- és a kéttengelyesek csoportjára osztotta s egyszersmind megjelölte a csoportok krisztallografiai tulajdonságait, mert miután már ötvennél több kristályos anyagnak optikai tulajdonságait tanulmányozta, 1818-ban mint törvényt mondotta ki, hogy a négyszöges és hatszöges rendszer kristályai egytengelyesek, holott a többi rendszer kristályai kéttengelyesek. * BREWSTER-nek e szép találmánya, nem tekintve krisztallografiai értékét, a kettőstörés elméletének fejlődésére való befolyásával különös értékűvé vált, mert BREWSTER találmánya volt az, a mi FRESNEL-t a kéttengelyes kettőstörés elméletének kifejtésére bátorította.
A BREWSTER rendszerétől való eltérések a kristályok molekulás szerkezetében mindig valami különlegességet tételeznek föl. BREWSTER maga is már 1815-ben konstatálta, hogy némely fluórpát-, kősó-, analczim-, stb. kristályok a kettőstörés világos nyomait mutatják; a következő évben megmutatta, hogy az átlátszó szerves anyagok is, ha strukturás szerkezetük van, kettőstöréséel bírnak. BIOT 1841-ben némely timsókristályon föltűnő kettőstörést észlelvén, azokat közelebbről megvizsgálta s lemezes szerkezetűeknek találta.**
IV.
A fény abszorpcziója. – A fluoreszkálás. – A kaleidoszkóp és a stereoszkóp. Világító tornyok.BREWSTER szellemi tevékenysége már kezdettől fogva az optika felé irányúlt s ezt az irányt később sem hagyta el, s épen ez oknál fogva gazdagon arathatta a gyümölcsöket, me-
* On the laws of polarization and double refraction in crystallized bodies, Phil. Trans. 1818.
** Compt. Rend. XII, 1841.lyeknek teljes megérlelése sok szorgalmas búvárnak buzgalmát vette igénybe.
Midőn NEWTON a színképet előállította, ebben a színek folytonos egybeolvadását látta, s bár a fehér fényt színes sugarakból összetett fénynek képzelte, a napfény egyes színeit egymástól különválasztani nem tudta. E feladatnak kísérleti megfejtése FRAUNHOFER-nek volt fentartva. Ez a fizikus az egynemű színeket, a mennyire lehetséges volt, különválasztotta s ez által megmutatta, hogy a napfény színképe korántsem folytonos, hanem helylyel-közzel sötét csíkokkal van áthasítva, s hogy e csíkok a színképnek mindig ugyanazon a helyén fordulnak elő.
BREWSTER megmutatta, hogy a színképben levő sötét csíkokat mesterséges úton előállítani, illetőleg a Nap színképében előforduló csíkokat szaporítani lehet.* Midőn a gázok optikai tulajdonságait vizsgálgatta, azt a nevezetes észleletet tette, hogy a salétromsav gőzén átvezetett napsugarak színképében mintegy kétezer sötét csík van, melyek élesebben körvonalozottak és szélesebbek mint a FRAUNHOFER-félék, s mindamellett hogy a gőz a sugarakat csak gyenge narancsszínre festette, miként a FRAUNHOFER-félék, a színkép egész hosszúságában vannak elterjedve, még pedig a legsűrűbben a színkép zöld és kék részeiben. BREWSTER további kutatásaiból még kiderült, hogy a csíkok száma a gőzréteg vastagságával és sűrűségével szaporodik, továbbá, hogy bizonyos esetekben a gőz hőmérséklete a tüneményre sajátságos befolyással van. Igy például nem volt képes oly vastag hideg gőzréteget előállítani, hogy a csíkok a színkép vörös részeiben is jelentkezzenek, holott e csíkokat a salétromsav gőzének már 1 cm vastag rétegével is előállíthatta, ha a gőzt hevítette. BREWSTER még megmutatta, hogy az afféle csíkok csakis akkor keletkeznek, ha a fehér fény gőzökön megy át, mert a színes folyadékokon vagy szilárd testeken átvezetett fénynek színképében mindig széles és homályosan körvonalo-
* On the lines of the solar spectrum etc. Edinb. Trans. 1834.
zott sötét szalagok vannak. E szabály alól csak egy kivételt talált, ugyanis a sóskasavas chromoxidkáli kellő vastagságú lemezei, melyek csakis a vörös fényt eresztik át, egy élesen körvonalozott csíkot adnak.
BREWSTER, kinek kísérleteit MILLER más színes gőzökre, chemiailag egyszerűekre és összetettekre egyaránt kiterjesztette, azonnal fölismerte a tünemény okát és jelentősségét. A színes szilárd testek és folyadékok a rajtuk átmenő fehér fénynek bizonyos alkotórészeit elnyelvén, közel volt az a gondolat, hogy a sötét csíkok is az által keletkeznek, hogy a fehér fénynek bizonyos törékenységű sugarait elnyelik, minélfogva e sugarak a színképben többé elő nem tűnhetnek. BREWSTER evvel már a FRAUNHOFER-féle vonalaknak magyarázatát is feltaláltnak vélte, mert a Nap sugarai csak bizonyos vastagságú levegő-rétegen át hatolhatnak hozzánk, tehát valószínű, hogy a színképben hiányzó sugarak a légkörtől elnyelettek. A légkör nem áll ugyan színes gázokból, mindazonáltal BREWSTER direkt észleletekkel bebizonyította a légkör elnyelő képességét, mert ha a napfény színképét akkor észlelte, midőn a napsugarak vastagabb levegőréteget jártak át, több csíkot vett észre, mint a mikor a Nap tetemes magasságban volt a horizon fölött; télen több csíkot látott mint nyáron, s többet látott hajnalban és alkonyatkor mint a nap egyéb szakában. Különben is BREWSTER minden körülmény között több csíkot észlelt mint FRAUNHOFER, s e körülményt annak tulajdonította, hogy az ő észlelőhelye (Allerly-ben, Skótországban fekvő birtokán) a tenger színe fölött jóval csekélyebb magasságban volt, mint FRAUNHOFER-nek Felső-Bajorországban fekvő észlelőhelye.
A mondottakhól már kitűnik, hogy BREWSTER századunk egyik legszebb, bár elvi jelentősségében túlbecsült találmányának, a színkép-elemzésnek útját egyengette. Az által, hogy megmutatta, hogy FRAUNHOFER vonalai abszorpcziós tüneményekre vezetendők vissza, a dolog lényegét már megfejtette s csak az maradhatott az eldöntendő kérdés, vajjon miféle ab-
szorpczió az, mely a vonalakat létesíti. S valóban, a KIRCHHOFF híres vizsgálatai kétségen kívülivé tették, hogy valamennyi csík semmi esetre sem tulajdonítható a légkör hatásának, hanem ellenkezőleg, s ez épen a FRAUNHOFER-tól megjelölt csíkokra vonatkozik, a csíkok keletkezése légkörünkön kívül fekvő okban, nevezetesen a Nap atmoszférájában keresendő.
BREWSTER feltalálója, bár nem az egyedüli feltalálója egy sajátságos fénytüneménynek, melyet jelenleg a fluoreszkálás neve alatt ismerünk. Ez a tünemény sok tekintetben különbözik a foszforeszkálástól, mely tünemény a legrégibb idők óta ismeretes s abban áll, hogy némely ásvány, ha egyszer a Nap sugarainak kitétetett, a sötétben a foszfor módjára tovább világít.
BREWSTER 1836-ban tette közzé ide vonatkozó első észleleteinek eredményeit, melyek abban állanak, hogy a fluórmész és némely folyadék, bár egészen tiszták és átlátszóak, a Nap sugarainak kitéve, sajátszerű fényben világítanak; ez a világítás épen csak addig tart, míg az illető folyadékok a Nap sugarainak kitéve vannak, holott a foszforeskáló testek csak a megvilágító fény elvonása után fénylenek. BREWSTER kísérleteinél napfényt alkalmazott, a sugarakat lencsével összegyűjtötte s e fénykúpot az illető folyadékba vezette. Midőn kénsavas chininoldatot használt, az oldatnak a fénykúp áthatotta része kék színnel világított, mely szín annál gyengébb volt, minél mélyebben hatolt a fénykúp az oldatba.
Mivel a tünemény az addig ismert fénytüneményektől lényegesen eltért, nehéz volt megállapítani, hogy melyik csoportba volna sorozandó. BREWSTER az egészet úgy fogta föl, mint a színszórásnak a testek belsejében végbemenő egyik nemét, miért is a tüneményt belső színszórásnak nevezte.
1845-ben a híres HERSCHEL ugyanazt a tüneményt BREWSTER-től függetlenül találta föl. HERSCHEL szintén kénsavas chinin-oldatot használt, s a folyadék fölületén ugyanazt az égszínkék fényt észlelte. HERSCHEL e fény színképét is előállította s azt tapasztalta, hogy ez a fény is igen sok színes sugárból van
összetéve, de a színképnek az a része, mely a gyengébben törött sugarakat tartalmazza, elmaradt. Mivel HERSCHEL a kék fényt csakis a folyadék fölületén észlelte, azt hitte, hogy a folyadék a kék színű sugarakat nem igen bocsátja át, hanem inkább már fölületén szétszórja, s ennélfogva a tüneményt "felületi színszórás"-nak nevezte.
A két híres fizikusnak ez a véleménykülönbsége arra késztette STOKES-t, hogy a szóban forgó tüneményeket tüzetes vizsgálat alá vesse. STOKES-nak 1852-ben közzétett eredményeiből kiderül, hogy e tünemények az illető testektől elnyelt fény hatásainak tulajdonítandók. Ugyancsak STOKES volt az, ki a tüneményt, mivel a fluórmészen észleltetett először, fluoreszkálásnak nevezte el.
Hogy a BREWSTER fizikai műveiről föltárt képet befejezzük, még csak nagyon elterjedt két találmányáról akarunk szólani.
Mind a kettő megint az optikába tartozik. Az első a dioptrikai stereoszkóp, mely BREWSTER-től fölismert azon az elven alapszik, hogy ugyanannak a tárgynak azonos és egymásmellé fektetett két rajza két szemmel nézve tömör [térhatású] képet ad, mihez azonban megkívántatik, hogy a két szemben külön-külön keletkező képek az ideghártyának azonos részeire essenek. BREWSTER e föltételt teljesítette, hogy mily sikerrel, erről fényesen tanúskodik a készülék rendkívüli elterjedése.*
1817-ben feltalálta a kaleidoszkópot. ** Ez a csínos készülék, mely azóta általánosan el van terjedve, rendkívül egyszerű szerkezete s a benne szemlélhető képek végnélküli változatossága miatt annak idején igen nagy föltűnést keltett. A készülék igen nagy haszonnal van azokra nézve, kik, mint a papir- és kelmefestők, díszítők, építők stb. rajzaikat nagyon sokféleképen akarják variálni; ezeknek munkájában a kaleidoszkóp a leggaz-
* BREWSTER, The Stereoscope, its history, theory, and construction, Edinb. 1850.
** BREWSTER, A Treatise on the Kaleidoscope, Edinb. 1819.dagabb fantázia szüleményeit ezerféle változatban teremti elő. Ritkán aratott valamely találmány Európának valamennyi országában oly fényes külső sikert mint a kaleidoszkóp; csupán csak Angolországban az első három hónap alatt mintegy kétszázezer darab kelt el.
BREWSTER a világító tornyok javítását is egyik feladatává tette. De minthogy a BUFFON tervezte nagyméretű lencsék kivitele nem sikerült s a kitűzött feladatot még akkor sem fejthette meg, midőn magányos lencsék helyett egyes darabokból összerakottakat használt, sőt a lencserendszereket reflektorokkal kombinálta: nincs okunk, hogy őt tekintsük feltalálójáúl ama lencserendszernek, melyet FRESNEL kiváló sikerrel alkalmazott.
V.
Brewster irodalmi tevékenysége. – Kitüntetései, jelleme, halála.BREWSTER meg volt győződve, hogy az igazi tudományosság csak akkor felelhet meg czéljának, ha az emberi értelem közkincsévé válik. Angolországban kevesen tettek annyit a tudományok népszerűsítése érdekében, mint ő. Nem tekintve az edinburgi Encyclopaedia megalapítása és szerkesztése körüli érdemeit, JAMESON tanárral egyesülve a The Edinhurgh Philosophical Journal (Edinb. 1819–24, 10 kötet) czímű új folyóiratot adta ki. E vállalatot 1824-től fogva The Edinburgh Journal of Science czím alatt önállóan folytatta (1824–29, 10 kötet; új sorozat: 1829–32, 6 kötet). 1832 óta részt vett a London and Edinburgh Philosophical Magazine kiadásában. Mindezeket a folyóiratokat számos eredeti dolgozattal gazdagította. Eme nagyszabású vállalatok mellett az ifjuság szellemi igényeinek is eleget akart tenni, s ennélfogva nem röstelte, hogy elemi tankönyvek szerkesztésével, sőt fordításával foglalkozzék. Így a többi között lefordította LEGENDRE Geométriá-ját, kiadta FERGUSON Asztronomiai Leczké-it s négy kötetbe összegyűjtve kiadta régi tanítójának, ROBISON-nak összes műveit. A híres WALTER SCOTT-hoz
intézett levelei a "természeti bűvészetről" (Letters on Natural Magic) 1832-ben jelentek meg Londonban. Ugyancsak BREWSTER tollának még két nevezetes biografiai munkát köszönhetünk. Az első NEWTON életét és műveit tárgyalja (Memoirs of the life, writings etc. of S. J. Newton, első kiad. Edinb. 1855); ez a mű a legnevezetesebb, melyet az angol irodalom NEWTONról fölmutathat, nem egyéb mint, BREWSTER-nek NEWTON-ra vonatkozó kisebb terjedelmű egyik művének (The life of Sir J. Newton, London, 1831) kibővítése. BREWSTER-nek második biografiai műve a "tudományok martírjai"-nak (GALILEI, TYCHO, KEPLER) életét és műveit ismerteti: The Martyrs of Science or the lives of Galileo, Tycho Brahe and Kepler, London, 1856.
BREWSTER nagyon sokat tett a meteorológiai észleletek terjesztése érdekében. Az 1831-ben alakult Britanniai Társaságnak ő volt a legbuzgóbb alapító tagja. E társaság abból a czélból alakúlt, hogy a bel- és külföldi tudósokat, a tudományos kérdéseket megvitatandók, évenként gyűlésre hívja össze.
Ennyi érdem nem maradhatott a legbővebb elismerés nélkül. Nem tekintve a rendjeleket, BREWSTER a világ majdnem valamennyi akadémiájának tagjává választatott. A londoni Royal Societynek már 1815-ben tagjává lett, s e társaságtól egymásután hat érmet kapott; a franczia Institut 1825-ben levelező, 1849-ben pedig a BERZELIUS helyére külső tagjává választotta. Végre 1831-ben baronnet rangra emeltetett.
Miután első nejét 1850-ben elveszíté, 1857-ben másodízben nősült meg s nejével Olaszországba utazott. 1860-ban az edinburgi egyetem vice-chancellorjává választatott s ugyanebben az évben a berlini egyetemtől, ennek alapítási ünnepélye alkalmával, "az orvosi segédtudományok körül szerzett nagy érdemeinek elismeréseül" tiszteletbeli doktorrá avattatott.
Mindamellett hogy BREWSTER a világ minden részéből elismerő kitüntetéseket kapott, élete nagyon kedvezőtlen anyagi viszonyok között folyt le. Fizetéses rendes állásai nem voltak: csekély vagyona s messze elterjedt találmányai pedig vajmi keveset jövedelmeztek. Irodalmi legnagyobb vállalata, az Encyclopaedia, anyagilag majdnem egészen sikertelen maradt. E bajok mellett még három fiának kiképzéséről kellett gondoskodnia; nem csoda tehát, ha az élet terhei őt gyakran ellankasztották s tetterejét megzsibbasztották.
1833-ban az edinburgi egyetemen a természettudományok tanszéke a JOHN LESLIE halálával üresedésbe jött. BREWSTER maga ajánlkozott e tanszékre, melylyel jövőjét biztosíthatni vélte. Azonban az érdemes fizikus – valószínűleg politikai okokból – elutasíttatott, s a tanszéket JAMES FORBES kapta. Talán ez volt életében a legnagyobb s a legkeserűbb csalódás.
1836-ban 300 font sterl. évi kegyelemdíjat, 1838-ban pedig az University of St. Andrews-ban kapott alkalmazást. Eme segítségek sok gondtól szabadították meg s véget vetettek nyomasztó anyagi helyzetének. Azonban az utóbbi állást l844-ben majdnem elveszíté. BREWSTER a szabad egyház (Free church) híve lévén, a Presbitery of St. Andrews által állomásáról elmozdíttatott. Barátai és kollégái közül csak egyetlen egynek volt annyi bátorsága, hogy védelmére keljen. De a mellette hangosan nyilatkozó közvélemény elhárítá a bajt s BREWSTER csakhamar visszanyerte állomását.
BREWSTER egyéni jelleme sokféle vonást tár elénk. "Valamint nagyító üvegein keresztül mindent sokszorosított dimenziókban látott, úgy az életben is mindent lehetőleg nagyított, még pedig nemcsak kedélyében, hanem még inkább kifejezéseiben." Gyakran megesett, hogy a mások előtt kicsinyeseknek látszó dolgokra a legerősebb kifejezéseket használta. Az étkezésre vonatkozó legcsekélyebb körülmények, a cselédek, a látogatások, sőt még a szórakozások is nála igen fontos és komoly dolgok valának. BREWSTER nagyon hamarosan föllobbant s
ilyenkor roppant szarkasztikus tudott lenni, de aztán ép oly könnyen kiengesztelődött. Élete végén maga mondá: "Az egész világgal békében halok meg."
BREWSTER minden komoly és nemes törekvés iránt érdeklődött, s az érdeklődést másokban is hathatósan föl tudta kelteni. E mellett túlságos szerény volt; az igazi életrevalóság nem volt meg benne. A költészetet különösen szerette s e téren maga is tett néhány kísérletet. Bár a vallásos tévedések, visszaélések és babonák kiírtásán egész életén át fáradozott, vallásos mély meggyőződése, mely miatt honfitársaival gyakran meggyűlt a baja, őt az elfogultságtól még sem óvhatta meg. A The Martyrs of science czímű munkájában mint fizikus kiváló elismeréssel van a GALILEI tudományos érdemei iránt, hanem mint hisztorikus annál furcsábban ítéli meg GALILEI magaviseletét. A protestáns BREWSTER szerint VII. Orbán és a római kongregácziók, mint a katholiczizmus védői, csak kötelességöket teljesítették, midőn a theológiába avatkozni nem akaró, hálátlan, ál-katholikus és lázító GALILEI-t elítélték, mire különben a GALILEI visszavonó vallomásai kényszerítették őket, mert ha GALILEI mindvégig állhatatosan erősítette volna a KOPERNIKUS rendszerének igazságát, bizonyára fölmentetett volna! A skót fizikus szerint GALILEI nem csak a katholiczizmust támadta meg túlságos hévvel, hanem a peripatétikusokat is, kiknek tanaikhoz történelmi jogaik voltak: GALILEI-nek csínján kellett volna velök bánni s az új tanokat tapintatosabban kellett volna előkészítenie, stb. Mivel e jellemző nézetek nem lehetnek történelmi tanúlmánynak eredményei (mert a bebizonyított tényekkel ugyancsak ellenkeznek), úgy kell azokat tekintenünk, mint a dolgoknak a BREWSTER egyéni jellemének megfelelő interpretáczióját. Valóban szerencse a fizikára nézve, hogy GALILEI nem vallotta a BREWSTER konzervatív elveit.
BREWSTER akadémiai kitüntetéseinek legnagyobbikát 1864-ben nyerte el, a mikor is az edinburgi Royal Society elnökévé választatott, de az érdemekben megőszült tudós ezt
a kitüntetést csak négy évvel élte túl. BREWSTER már 1858-ban veszélyes betegségbe esett; ebből szerencsésen kigyógyult ugyan, de testi ereje akkor már egészen meg volt törve.
BREWSTER 1868 febr. havában, 87 éves korában húnyt el. Életének komoly és nemes folyásáxól a legszebb képet egyetlen leánya, Mrs. Gordon tárta föl a következő művel: Home life of Sir D. Brewster, Edinb. 1873.